氢能源能引爆万亿产业链吗？
储能为氢能发展带来了新的想象空间。
文/每日财报 刘雨辰
临近冬奥会，氢能源概念股又火了。
因为这一届冬奥会，大量采用了氢气能源，从火炬的燃料，到冬奥会的氢燃料汽车都有其身影。
另外，我们看到，不管是中央层面，还是地方政府，也密集出台相关政策推动氢能源的发展。
氢能源能否像锂电带动万亿市场呢？
2020年，全球二氧化碳排放总量达 319.8 亿吨，较上世纪末增长38.4%。全球气候变化是全人类面临的严峻挑战，关系世界各国的可持续发展。
1992年，联合国大会通过了《联合国气候变化框架公约》，这是世界上第一个关于控制温室气体排放、遏制全球变暖的国际公约，公约明确了世界各国“共同但有区别的责任”、公平、各自能力原则和可持续发展等原则。此后京都议定书、巴厘路线图、哥本哈根协议、巴黎协定等会议信息明确了未来全球应对气候变化的具体安排，长期目标是将全球平均气温较工业化时期上升幅度控制在 2℃以内，并努力将温度上升幅度限制在 1.5℃以内，该目标在2021年格拉斯哥大会得到强化。
对比美国和欧盟通过50-70年左右时间实现从碳达峰到碳中和的转变，我国划定的目标时间仅为30年，需依靠更强有力的政策和更高的执行力度。
2020年，我国能源消费总量49.8亿吨标准煤，其中原煤、原油、天然气占比分别为56.8%、18.9%、8.4%，水电、核电、风电等清洁能源占比仅有15.9%。加快能源转型速度已经迫在眉睫，作为新能源的重要组成部分，氢能不可或缺。
三大优势决定了发展氢能是大势所趋。
第一，氢气热值是常见燃料中最高的，可达142KJ/g，这一水平大约是石油的3倍、煤炭的4.5倍。这意味着，消耗相同质量的能源，氢气所提供的能量最大，顺应汽车轻量化的大趋势。
第二，氢气燃烧的产物是水，完全无污染，能够真正实现理论意义上的零碳排放。我国在大力发展风电、光伏等清洁可再生一次能源，结合水电解制氢技术，可实现全生命周期的清洁低碳，使氢能成为连接不同能源形式的桥梁。
最后，储量丰富，氢元素是宇宙中含量最多的元素，水资源中蕴藏着大量可供开发的氢能。
2002年发布的“863”计划电动汽车重大专项中，我国便确立了以混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”、以多能源动力总成控制系统、驱动电机和动力电池为“三横”的电动汽车“三纵三横”研发布局。
2020年10月27日，由工信部指导、中国汽车工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》发布，提出到2025年氢燃料电池汽车保有量达10万辆左右，到2030-2035年，保有量达100万辆左右。
2020年燃料电池汽车保有量为1万辆，销量为1177辆，可见未来五年氢燃料电池有很大的增长空间。
储能为氢能发展带来了新的想象空间。
目前储能可分为电储能、热储能和氢储能，而氢储能是非常有前途的。氢气是一种极佳的能量存储介质，既能以气、液态的形式存储在高压罐中，也能以固相的形式储存在储氢材料中。除此之外，氢储能的能量密度高，是少有的能够储存百GWh以上的能量储备技术，而且可同时适用于极短或极长时间供电。
氢能产业链复杂绵长，主要包括“制氢→储氢→运氢→加氢→用氢”几个环节，每个环节存在诸多技术工艺，而中国目前的技术水平整体落后。
目前主要的制氢技术包括工业尾气副产氢、电解水制氢、化工原料制氢、化石燃料制氢等，用化石燃料制氢效率高，但碳排放高，可再生能源电解水制氢无污染，但效率低。
理论上绿氢才是未来真正的清洁能源，但现在我国氢气来源目前仍以煤制氢为主，占比高达63.5%，工业副产制氢为21.2%，天然气制氢为13.8%，水电解制氢占比仅为1.5%。
水电解制氢技术工艺路线包括碱性电解制氢（AWE）、质子交换膜电解制氢（PEM）、固体氧化物电解制氢（SOE），其中在我国AWE已实现充分产业化，PEM初步商业化，而SOE尚处于初期示范阶段。
PEM电解槽是电解设备的核心，其在制氢系统总成本中的占比近50%。但截止到目前，PEM电解槽的核心技术和规模化生产厂家均在海外龙头公司手中，包括Nel（德国）、ITM Power（英国）和康明斯（美国）、西门子（德国）等厂商。
氢气制取后可通过储存和运输至加氢站或应用终端，实现高效利用。氢气的储运为氢能产业链利用的关键环节，目前氢气的主要储运方式包括气态储运（长管拖车、管道）、低温液态储运、有机液体储运、固态储运等，目前技术最为成熟、应用最为广泛的高压气态储氢主要载体为高压储氢瓶。
国外已经开始使用质量更轻、储氢密度更高的IV型瓶，而中国的IV型瓶尚处于研发过程中，目前以35MPa和 70MPa 的Ⅲ型瓶为主；IV 型瓶相较III型具有质量更轻、成本更低的优势，未来有望成为车载储氢瓶的主流。此外，储氢瓶外部包有一层高端碳纤维，而该材料主要依赖从日韩进口。
加氢站是燃料电池车氢能源供应的保障，但该环节成本较高。
在国内建设一个日均加氢量500kg的35MPa固定式加氢站的建设成本约1200万元，大型加氢站的建设成本甚至能达到4000万元。
2020年底，全球合计建成540座加氢站（公共加氢站+私人加氢站），其中日本、德国、中国大陆、美国、韩国加氢站数量位居全球前五，分别为137座、90 座、85 座、63 座、52座。
国内加氢站主要由中石油、中石化等企业来负责。加氢站的核心三大件为压缩机、储氢罐、加注机，虽然国内已具备加注机整机研发集成能力，但加氢枪、拉断阀、流量计和高压阀门管件等管件零部件依赖进口，压缩机方面的国产隔膜式压缩机可靠性尚待验证。
2020年，加氢站的氢气售价约为10美元/kgH2（约67元/kgH2），对应氢动力汽车的百公里成本约65元，相比之下，电动车的百公里成本约10元，汽油车的百公里成本为33元。
综合来看，各个环节高居不下的成本是阻碍氢能大面积普及的根本原因，未来很长一段时间，氢能产业链的主要发展目标就是降成本，投资布局的方向也要围绕这一基调展开，重点是设备国产替代所带来的成本下降环节。
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